早在1800年，英國的天文學(xué)家赫胥爾用分光棱鏡將太陽光分解成從紅色到紫色的單色光，依次測量不同顏色光的熱效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水銀溫度計移到紅色光邊界以外，人眼看不見任何光線的黑暗區(qū)的時候，溫度和熱量反而比紅光區(qū)更高。經(jīng)過試驗(yàn)檢測后，在紅色光譜外確實(shí)存在一種看不見的“光線”，后來稱為“紅外線”，也就是“紅外輻射”。

起源于軍事的熱成像技術(shù)

紅外熱成像技術(shù)最早是應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，例如夜間觀測、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。直到上世紀(jì)六十年代，熱成像技術(shù)才開始民用，民用分為3個階段：

1964年，美國TI公司研制出首臺熱成像設(shè)備，當(dāng)時被稱為“紅外前視系統(tǒng)”，但是當(dāng)時的設(shè)備體積不但龐大，還無法實(shí)時記錄所測物體的表面溫度。

1965年，瑞典電網(wǎng)和AGA公司研發(fā)出新一代熱成像設(shè)備，在TI公司基礎(chǔ)上，增加了測溫功能，用于電氣設(shè)備檢測，值得一提的是，直到今天，在工業(yè)設(shè)備檢測和材料缺陷等領(lǐng)域，熱成像設(shè)備應(yīng)用已經(jīng)很常見。到了1990年，當(dāng)時的熱成像設(shè)備已經(jīng)具備測溫、收集圖像信息、修改、分析和存儲的功能，雖然體積縮小了不少，便捷性依舊不好。就是這段時間，熱成像設(shè)備已經(jīng)逐步進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。

上世紀(jì)90年代到今天，也就是紅外熱成像技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)民用的階段，美國FSI公司首先研制出軍用轉(zhuǎn)民用的紅外熱成像設(shè)備，利用紅外焦平面陣列探測器（集成大量敏感元）取代了復(fù)雜的光學(xué)元件和光機(jī)掃描結(jié)構(gòu)，重量小于2kg，便攜性大大提高。需要指出的是，紅外焦平面陣列探測器是決定紅外熱成像儀性能最重要的部分，目前分為兩種，制冷型（光子型探測器）和非制冷型（熱探測器）。制冷型主要用于航空航天、船舶等高端領(lǐng)域，非制冷型在民用更為常見。

制冷型和非制冷型紅外焦平面陣列探測器區(qū)別主要是使用材料的不同，由于制冷型在紅外輻射下，光子與探測器材料（常見的制冷型材料有HgCdTe、InAs / InGaSb Ⅱ類超晶格、GaAs / AlGaAs量子阱等）直接作用，內(nèi)部產(chǎn)生光電效應(yīng)，暗電流較大，噪聲相對也大，信噪比也會受之影響。所以，為了提升信噪比，需要低溫制冷，這也增加了其系統(tǒng)的復(fù)雜性，導(dǎo)致價格比非制冷型要高很多。但是由于利用光子直接轉(zhuǎn)換成電信號的原理，制冷型的響應(yīng)速度、可靠性較高，所以常常用于高要求的軍事和精密工業(yè)領(lǐng)域。

非制冷型原理則有所不同，利用了紅外輻射的熱效應(yīng)。正如上述所說的，紅外能夠產(chǎn)生比可見光更高的熱量，所以當(dāng)設(shè)備探測器（熱探測器包括熱釋電探測器、溫差電偶探測器、電阻測輻射熱計等）接受到紅外輻射后，引起敏感元材料（常用材料有非晶硅、氧化釩等）的溫度變化，隨后通過敏感元材料物理量的變化轉(zhuǎn)換成電信號。由于信號轉(zhuǎn)化機(jī)制不同，非制冷型的響應(yīng)時間相對較長，一般在毫秒級，而制冷型為微秒級。由于價格低廉、體積較小、功耗低等優(yōu)勢，非制冷型紅外探測器在民用領(lǐng)域成為主流產(chǎn)品。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，非制冷型焦平面生產(chǎn)成本中，封裝成本占到80%左右，其余20%為焦平面芯片的生產(chǎn)成本。

熱成像測溫儀發(fā)展或?qū)⑾颉叭边M(jìn)軍

在復(fù)工期間，各大機(jī)場、寫字樓等公共區(qū)域所使用的熱成像測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成，其中光電探測器用的幾乎都是非制冷型探測器。

不過，本次疫情相比2003年“非典”期間，國內(nèi)紅外熱成像測溫儀的發(fā)展肉眼可見。據(jù)悉，“非典”時期國內(nèi)的紅外體溫的關(guān)鍵零件基本都是靠進(jìn)口，紅外體溫儀廠家很難拿到傳感器等關(guān)鍵部件。此次，我們看到了很多企業(yè)都悄悄崛起，比如高德紅外、艾睿光電、大立科技。除了這幾家公司之外，上游的零件廠商在此次疫情中，仍然有很多關(guān)鍵技術(shù)無法自主，能夠掌握核心器件的公司依舊非常稀缺。根據(jù)此前不完全的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國每年進(jìn)口各類測溫儀總額接近中國測溫儀器產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的50%。

除國產(chǎn)化外，測溫儀在未來將會按需細(xì)分應(yīng)用。2008年，深圳福田口岸對于入境人員就已經(jīng)利用了紅外熱成像體溫監(jiān)測系統(tǒng)，直到現(xiàn)在紅外熱成像測溫儀的市場依舊處為大型公共場所使用。在智慧城市、智慧社區(qū)、智慧養(yǎng)殖逐步發(fā)展的同時，紅外熱成像測溫儀的市場契機(jī)也在不斷涌現(xiàn)，如何針對這些領(lǐng)域研發(fā)出更細(xì)分化的產(chǎn)品，更有助于紅外熱成像測溫儀整個行業(yè)的推廣和應(yīng)用。

同時，紅外熱成像測溫儀將向智能化快速發(fā)展，不再是一個獨(dú)立的產(chǎn)品存在，而是與5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合。與AI結(jié)合，人臉識別技術(shù)鎖定人臉額頭測溫并實(shí)時疊加。與大數(shù)據(jù)結(jié)合，在獲取人員的熱成像圖像和人臉圖像后，會迅速將數(shù)據(jù)傳輸至計算機(jī)，如果出現(xiàn)溫度過高的異常情況，系統(tǒng)將會自動報警，同時由于獲取了人臉圖像，所以在后續(xù)的“定點(diǎn)尋人”上也高效不少。

可想而知，在疫情的催化后，“新基建”的加持下，紅外熱成像測溫產(chǎn)品的使用在未來將會更加普遍，種類更多樣化，對于后疫情時代有著強(qiáng)有力的防控作用。

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